I den värld av-precisionstillverkning som har hög insats, finns det ofta en missuppfattning att "fler axlar" automatiskt betyder "bättre delar". Vi ser det hela tiden: inköpschefer som efterfrågar dyr 5-axlig bearbetning för delar som skulle kunna produceras snabbare, billigare och lika exakt på en robust 3-axlig CNC-maskin.
Som en dedikerad tillverkare av precisionsmaskiner-från kamindexerare till komplexa automationsdelar-tror vi på att välja rätt verktyg för jobbet.
Vad är 3-axlig CNC-bearbetning?
3-axlig CNC-bearbetning är en subtraktiv process som tar bort material från ett fast arbetsstycke. Du kan tänka på det så här: arbetsstycket kläms fast på en maskinbädd och skärverktyget roterar vanligtvis med 3 000 till 20,000+ RPM, och rör sig längs tre linjära plan.
X-axel: Vänster-högerrörelse.
Y-axel: fram-och-rörelse.
Z-axel: Upp-och-rörelse ner.
I en 3-axlig uppställning kan verktyget inte luta; den förblir vinkelrät mot arbetsstycket hela tiden. Detta ger den överlägsen styvhet och stabilitet. Dessutom, eftersom maskinen har färre rörliga leder än ett 5-axligt bearbetningscenter, kan den vanligtvis utföra tyngre skärningar med mindre vibrationer eller skrammel, vilket resulterar i överlägsen ytfinish på plana detaljer.
Varför är 3-Axis det enklare valet?
För de flesta mekaniska delar är 3-axlig bearbetning det bästa alternativet. Hansheng Automation kommer att förklara detta i detalj från tre aspekter: ekonomi, noggrannhet och snabba lösningar för att arbeta.
Ekonomi
På grund av dess mindre komplexa karaktär jämfört med 4-axlar och 5-axlar CNC-bearbetning, är kostnaden relativt lägre. Ur ett marknadstrendsperspektiv är inköps- och underhållskostnaderna för 3-axliga maskiner lägre än fleraxliga motsvarigheter. Dessutom reduceras programmeringstiden för CAM (Computer-Aided Manufacturing) avsevärt, vilket sänker arbetskostnaderna. Till exempel, när du bearbetar en sats av aluminiumändkapslar eller stålmonteringsplattor, innebär användning av ett 3-axligt bearbetningscenter att du inte behöver betala för teknik du inte behöver.
Positionsnoggrannhet för platta funktioner
Bearbetning med 3-axlar kan perfekt hantera delar som kräver hög planhet och perfekt vinkelräta borrade hål. Ta tillverkningen av ett växellådshus som ett exempel. Matchytorna måste vara helt plana för att säkerställa en oljetät tätning. Den styva 3-axliga planfräsningen ger den plattaste ytfinishen, vilket säkerställer att våra planetväxellådor fungerar utan läckor.
Snabba Workholding Solutions
Workholding är snabbare vid 3-bearbetning. Med hjälp av standardskruvstycken eller vakuumtabeller kan vi byta delar på några sekunder. Detta möjliggör produktion i hög volym med minimal stilleståndstid.
Begränsningar för 3-axliga system
Begränsningar för 3-axlig bearbetning Fördelarna med 3-axlig bearbetning som nämns ovan betyder inte att det är ett universalmedel för alla delar; vi måste förstå dess begränsningar.
Underskärningar
På grund av den raka-skärkanten (Z-axeln) kan den inte bearbeta områden som ligger under flänsar eller överhäng.
Flera inställningar
Om din del har funktioner på sidan (som sidohål på ett grenrör) måste operatören stoppa maskinen manuellt, lossa klämmorna, rotera delen 90 grader och sedan åter-fixera.
Obs: Det finns en liten risk för kumulativa toleransfel med varje delrörelse. För extremt komplexa geometrier är det då vi rekommenderar 4-axliga eller 5-axliga tjänster.
Industriella applikationer: Var använder vi 3-axliga system?
Automation och förpackningsutrustning
I vår analys av automatiska krympförpackningsmaskiner lyfte vi fram behovet av robusta strukturella komponenter.
Motorfästen och basplattor: Dessa kraftiga-stålplåtar kräver exakta hålmönster för att passa in motorn med drivaxelns. 3-axelborrcykler säkerställer hål-till-hålspositionsnoggrannhet ner till mikrometernivån.
Transportörskenor: De långa, raka aluminiumskenorna som används i Flow Wrappers är bearbetade på vår stora-bordsfräsmaskin med 3-axlar för att säkerställa jämna, stoppfria filmrörelser.
Kraftöverföringskomponenter
Även om planetväxellådans interna växlar kan kräva växeln, är huskropparna och ingångs-/utgångsflänsarna de bästa kandidaterna för 3-axlig svarvning och fräsning.
Allmän precisionshårdvara
Från kylflänsar för elektroniska enheter till anpassade verktygsjiggar som används på löpande band.
Material mångsidighet
En av styrkorna med 3-axlig bearbetning är dess förmåga att hantera praktiskt taget vilket styvt material som helst.
Aluminium (6061/7075)
Idealisk för bearbetning med hög-hastighet. Vi tillverkar lättviktsfästen för flygindustrin och robotarmskomponenter.
Rostfritt stål (304/316)
Kräver stela maskiner för att förhindra att arbetet-härdar. Perfekt för livsmedels-förpackningsmaskindelar.
Engineering Plastics (POM/Delrin)
Används för låg-friktionsstyrblock i automationssystem.
Design for Manufacturing (DFM) Tips för 3-axlig
Vill du minska dina CNC-kostnader? Designa dina delar med den 3-axliga processen i åtanke. Här är tips från vår ingenjörsvåning:
Undvik djupa, smala fickor
Långa verktyg vibrerar. Försök att hålla fickans djup mindre än 4x verktygets diameter.
Lägg till filéer (radius) till inre hörn
Ett runt spinnverktyg kan inte skära ett perfekt fyrkantigt hörn. Genom att lägga till en radie kan verktyget röra sig kontinuerligt utan att stanna, vilket förbättrar ytfinishen.
Begränsa installationsändringar
Försök att designa funktioner på endast en eller två ytor av delen. Ju färre gånger vi måste vända delen, desto billigare är det att göra.
Varför samarbeta med Hansheng Automation?
Vi skär inte bara i metall. Vi tillhandahåller tekniska tillverkningslösningar.
Oavsett om du behöver en prototyp för ett nytt Cam Indexer-hölje eller en serie på 5 000 enheter av förpackningsmaskinsfästen, analyserar vårt team dina CAD-data för att välja den mest effektiva processen. Om en del kan tillverkas på en 3-axlig maskin för att spara pengar utan att kompromissa med kvaliteten, är det vad vi kommer att rekommendera.
Precision: Toleranser så snäva som ± 0,005 mm.
Kapacitet: Från enstaka prototyper till hög-volymproduktion.
Integration: Vi kan bearbeta delarna och till och med sätta ihop dem till-underenheter (som växellådor eller roterande bord) i-huset.
Är du redo att optimera din produktion?
Ladda upp dina ritningar idag. Låt våra ingenjörer granska din design för 3-axlig kompatibilitet och ge en konkurrenskraftig offert inom 24 timmar.
FAQ
F: Vilken är standardytjämnheten du kan uppnå med 3-axlig CNC-bearbetning?
S: För aluminiumlegeringar och ståldelar är standarden som -bearbetad ytjämnhet vanligtvis mellan Ra 1,6 μm och 3,2 μm. Genom att använda ytfräsar med hög-precision och finpassningar kan vi uppnå Ra 0,8 μm eller bättre på förseglade passande ytor (som växellådshusgränssnitt). Om en spegelfinish krävs rekommenderar vi att du lägger till efter-bearbetningssteg som polering eller anodisering.
F: Eftersom 3-axlar bara kan skära vinkelrätt, hur bearbetar den vinklade ytor?
S: Detta är en vanlig missuppfattning. Även om verktygsaxeln inte kan lutas, kan vi använda 3D-ytfräsningsteknik, med kul-nosändfräsar, för att utföra extremt fina steg-över snitt för att "passa" lutande eller krökta ytor. Även om detta är något långsammare än 5-sidofräsning, är det ett mycket kostnadseffektivt alternativ för komplexa krökta delar som inte kräver frekvent massproduktion.
F: Varför är min 3-axliga delkurs högre än förväntat? Vilka är de främsta kostnadsdrivarna?
S: Även för 3-axlig bearbetning påverkar designegenskaper kostnaderna avsevärt.
Djupa fickor
Kaviteter som är djupare än 5 gånger verktygsdiametern kräver speciellt långa verktyg, och skärhastigheterna måste sänkas för att förhindra verktygsvibrationer.
Liten inre radie
Om du designar ett inre hörn med en radie på 0,5 mm måste du använda extremt fina verktyg för hörnrensning, vilket är mycket tidskrävande-. Det rekommenderas att maximera hörnradien.
Snäva toleranser
En global tolerans på +/- 0.01mm kommer att kosta flera gånger mer än +/- 0.1mm. Det rekommenderas att specificera snäva toleranser endast vid kritiska parningsställen (enligt ISO 2768).
Referenser
Oberg, E., Jones, FD, et al. (2020). Maskinens handbok (31:a upplagan). Industripress.
ISO 2768-1:1989. Allmänna toleranser - Del 1: Toleranser för linjära och vinkelmått utan individuella toleransindikeringar. Internationella standardiseringsorganisationen.